[发明专利]一种抗菌促成骨金属植入物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种抗菌促成骨金属植入物及其制备方法与应用。该抗菌促成骨金属植入物为金属植入物表面负载具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体；具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体由核部分和壳部分组成；核部分为外泌体负载药物组成；壳部分为含钙磷的无机盐；金属植入物表面上具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体的负载量为90～100％。其制备方法，包括如下步骤：先制备具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体；将金属植入物进行氧化，然后与具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体混合进行真空干燥或孵育，即得到抗菌促成骨金属植入物。本发明应用于制备骨科和/或齿科金属植入物中，具有增强骨组织与植入物表面融合和抑菌杀菌的作用。

技术领域

本发明涉及一种抗菌促成骨金属植入物及其制备方法与应用，属于生物医学和生物材料领域。

背景技术

骨缺损的有效重建是骨科手术中一个具有挑战性的问题。自体骨移植和同种异体骨移植是目前应用最广泛的骨缺损修复方法。然而，对于自体移植物，它们受到供体来源的限制，并且与缺陷部位不匹配，对供体部位的额外损伤，以及经常需要二次手术抑制了自体骨移植；同种异体移植和异种移植存在疾病传播和免疫排斥的风险，此外也面临失败率高、机械稳定性差等问题。同时，如骨髓间充质干细胞和脂肪来源干细胞等干细胞的植入，也被认为是一种替代策略。然而，干细胞的植入面临着重大挑战，包括免疫排斥、畸胎瘤形成和无定向细胞分化。钛合金等金属骨植入物已应用于临床，然而，金属植入物具有金属惰性，占据了骨生长的空间。此外，植入后易在植入物周围形成纤维组织，使植入物与骨结合不牢固，影响植入物使用稳定性。此外，细菌引起的生物医学器械相关感染导致了大量植入治疗的失败。严重的感染会导致疼痛、功能丧失、全身性疾病，甚至死亡等并发症，而原始金属植入物没有抗菌性能。出现感染病症后，往往需要取出植入物、手术清创。在细菌感染引起的二次翻修手术中，旧的假体被移除后，感染细菌可能仍残留在宿主中。一旦新的种植体再次植入，这些残留的细菌会迅速粘附在种植体表面，迅速增殖，最终形成致密的细菌膜，阻碍后续的成骨。

为了有效地提高植入体的成骨性能和抗菌性能，金属植入物的表面改性得到了广泛的研究。以往的研究已经成功地将许多抗生素或抗菌肽负载到植入物表面，用于抗菌应用。然而，细菌的耐药性和药物的快速释放限制了它们的应用。此外，药物滞留率较低，需要高剂量药物，从而影响了药物的安全应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌促成骨金属植入物及其制备方法与应用。

本发明是在金属植入物表面负载具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体，首次将外泌体作为抑菌成分缓释载体并用于金属植入物表面抑菌，能极大程度促进表面骨整合及防治植入物感染。

本发明提供的一种抗菌促成骨金属植入物，为金属植入物表面负载具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体；

所述具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体由核部分和壳部分组成；所述核部分为外泌体负载药物组成；所述壳部分为含钙磷的无机盐；

所述金属植入物表面上所述具有核壳结构的含抑菌成分的外泌体载体的负载量可为90～100％。

本发明中，所述金属植入物为本领域常规的金属植入物即可。

上述的抗菌促成骨金属植入物中，所述壳部分的厚度可为100nm～200nm，具体可为110nm～200nm；

所述外泌体负载药物的载药量可为10％～50％。

上述的抗菌促成骨金属植入物中，所述外泌体来源包括细胞和/或体液；

所述细胞包括人、大鼠或小鼠的干细胞、巨噬细胞、内皮细胞和上皮细胞中的至少一种；所述干细胞包括脂肪间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、诱导多能干细胞和人脐带间充质干细胞中的至少一种；

所述药物包括抗生素、核酸、蛋白质和多肽中的至少一种；

所述含钙磷的无机盐包括磷酸钙。